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1、单片机原理与应用,情景三 解剖单片机,单元一 解剖单片机的I/O口单元二 单片机的解剖图补充：单片机的数制和码制单元三 半导体存储器单元四 单片机的程序存储器单元五 单片机的数据存储器单元六 单片机的特殊功能寄存器,本章知识网络,情景三 解剖单片机,解剖单片机的I/O口,单片机的解剖图,1、单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是？,复习,答：P0口，在总线应用模式下，单片机需扩展外部ROM，P0和P2端用于扩展外部总线以构成8位数据总线和16位地址总线,P85,2、89S51/52单片机的内部硬件包括了CPU、RAM、ROM和定时器/计数器以及并行I/O口、串行口、时钟电路，这
2、些部件通过 相连接。,复习,中断源,总线,P85,本章知识网络,情景三 解剖单片机,解剖单片机的I/O口,单片机的解剖图,单片机的数制和码制,数制转换,符号二进制,常用码制,第一节 数制转换,二进制Binary,十六进制Hexadecimal,十进制Decimal,重点掌握整数之间的运算，了解小数之间的运算,预备知识 数制转换表,一、二进制与十六进制的互换 二进制整数转换为十六进制数整数可从小数点开始向左，每四位为一组转换为一位的十六进制数。二进制小数转换为十六进制数小数则从小数点开始向右，同样以四位为一组，每四位小数转换为一位的十六进制小数。十六进制整数转换为二进制数，则一位十六进制数可转换
3、为四位二进制数。同样十六进制小数转换为二进制小数，也是一位十六进制小数转换为四位二进制小数。,二进制,十六进制,例题,1、二十六进制转换 1）把10100110.1011B转换成16进制数 1010 0110.1011,6,A,.,BH,2）把111001111.111B转换成16进制数0001 1100 1111.1110,C,F,1,.,EH,例题,2、十六二进制转换 1）把3D7.9H转换成二进制数 3 D 7.9,1101,0011,.,0111,2）把148.AH转换成二进制数1 4 8.A,0100,1000,0001,.,1010H,1001B,二、二进制与十进制数的转换,二进制
4、整数,十进制整数,二进制整数转换为十进制整数，可按各位数的权，即底数为2的n-1次幂来确定，n表示该数的位数，例如二进制数为101010l0B，则十进制数为：,十进制整数转换为二进制整数，可采用逐次除以 2，余数反序排列，即第1次除以2的余数排在最低位。以18为例逐次除以2列式如下：并按习惯将二进制数写成8位，可得 18=00010010B。,二进制小数转换为十进制小数，可按底数为2的负n次幂来确定，n同样表示位数，例如求0.00110011B的十进制值。,十进制小数转换为二进制小数，采用小数部分逐次乘2，每次乘积若产生整数则将整数个位(即所为溢出位)按正序排列，小数部分继续乘2。以0.687
5、5为例。其小数点右边数逐次乘2 0.6875*2=1.375小数点左边整数为1 0.375*2=0.75小数点左边整数为0 0,75*2=1.5小数点左边整数为1 0.5*2=1小数点左边整数为1 可得出 0.6875=0.1Oll0000B,二进制小数,十进制小数,例题,3、二十进制转换 1）把10110B转换成十进制数,2）把173转换成二进制数,10110B=1*16+1*4+1*2=22,17310101101 B,三、十六进制与十进制数的互换 十六进制整数转换为十进制整数可按各位数的权，即底数为16的 n 次幂来确定，n表示该数的位数。例如：,十进制整数转为十六进制整数采用逐次除以1
6、6，余数反序排列的方法。例如：将13562转换成十进制数 1356216=847 余10(记作0AH)84716=52 余15(记作0FH)5216=3 余4 316=0 余3 可得13562=34FAH,十六进制整数,十进制整数,十六进制小数转换为十进制小数，则按小数点以后各位的权，用底数为16的负 n次幂来确定，n 同样表示位数。,十进制小数转为十六进制小数采用小数部分逐次乘16，每次乘积若产生整数，则将所得整数按正序排列，例如十进制小数0.359375转换为十六进制数：0.35937516=5.75 小数点左边整数为5 0.7516=12.0 小数点左边整数为0CH 可得 0.35937
7、5=0.5CH,十六进制小数,十进制小数,例题,4、十六十进制转换 1）把0DCBH转换成十进制数,2）把1023转换成十六进制数,0DCBH=13*16*16+12*16+11=3531,10233FFH,第二节 带符号的二进制数,一、带符号二进制数的表示方法 原码表示法：规定最高位为符号位，其余表示数值。反码表示法：规定最高位为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，其余各位应将1换成0，将0换成1，即所谓逐位取反。补码表示法：仍然规定最高位定为符号位，对于正数，其余各位表示数值。对于负数，除符号位外，其余按原码的各位值，逐位取反，全部取反后再加1，简称为取反加1。,带符号二进制数表
8、示方法举例：,可见正数的反码和补码与原码完全相同。,第三节 常用码制,一、BCD码（Binary Coded Decimal Code）BCD 码以4位为一组，选用 0000B至1001B的十种状态代表0-9共10个数，舍弃二进制表示法中的其余6种状态。例如十进制数84.7的BCD码为：8 4.7 0 1000 0100.0111 0000 BCD 码1001010001110010转换为十进制数为：1001 0100.0111 0010 9 4.7 2,二、ASCII码 ASCII 码是美国信息交换标准代码的简称，共128个，用数码0000000O-01111111 表示各种文字或符号，其中
9、用于表示英文大小写字母的有52个，表示0至9数字的有10个，常用书写符号(！等等)和常用运算符号(如+、-、等)有32个，另外还有控制符号34个,共计128个。例如英文大写字母 A 的ASCII码为01000001，或写成十六进制为41H。,本章知识网络,情景三 解剖单片机,解剖单片机的I/O口,单片机的解剖图,单片机的数制和码制,程序存储器,数据存储器,特殊功能寄存器,半导体存储器,预备知识,位：计算机只认识由0或1组成的二进制数，二进制数中的每个0或1就是信息的最小单位，称为“位”（bit），也称为二进制的位或称字位。字：在计算机中，作为一个整体单元进行存取和处理的一组二进制数，每位计算机
10、字的二进制数的位数是固定的。字节：把一个8位的二进制数据单元称为一个字节，通常用字母B表示。字长：一个字中包含二进制数位数的多少称为字长，字长是标志计算机精度的一项技术指标。,KB即为K字节 1K=210=1024 BMB即为M字节 1M=220=1024 K GB即为G字节 1G=230=1024 M,本章知识网络,情景三 解剖单片机,解剖单片机的I/O口,单片机的解剖图,单片机的数制和码制,程序存储器,数据存储器,特殊功能寄存器,半导体存储器,预备知识,存储器：存储大量二值信息（或称为二值数据）的半导体器件。与寄存器的区别：寄存器的存储地址是固定的，而存储器以字为单位存取，每字包含若干位。
11、各个字的相同位通过同一引脚与外界联系。每个字分配一个地址，因此内部有地址译码器。,第一节 半导体存储器,学习目标：了解存储器的类型，了解RAM和ROM的区别，掌握存储器容量的计算方法，了解存储器的读和写操作的过程。,一、存储器的分类,掩模ROM,可编程ROM（PROM）,可擦除可编程ROM（EPROM）,随机存储器-RAM(Random Access Memory),静态存储器SRAM,动态存储器DRAM,按功能,(Read-Only Memory),(Programmable ROM),(Erasable PROM),UVEPROM,EEPROM,只读存储器ROM,Flash Memory,
12、(Ultra-Violet),(Electrically),电可擦除,紫外线擦除,(Static RAM),快擦写存储器,(Dynamic RAM),只能读出不能写入,断电不失,二、只读存储器ROM,ROM的构成,存储矩阵：由若干存储单元排列成矩阵形式。,储存单元：可由二极管、双极性三极管或MOS管构成。,地址译码器：根据地址输入，在存储矩阵中选出指定的字对应的单元，把数据送往输出缓冲器。,输出缓冲器：增加带负载能力；同时提供三态控制，以便和系统的总线相连。,只读存储器的分类,一、掩膜ROM：利用光刻掩膜技术，将用户提供的程序存储在芯片中，制成后不能抹去也不能修改。二、可编程只读存储器PROM
13、：开始使用时允许用户自行写入信息，但只允许一次，以后只能读出，不能修改。三、可擦除可编程只读存储器EPROM：写入数据后，可以长期保存，保存时间与温度、光照有关。如果上面存的数据不要了，可以用紫外光擦除重新写入。四、电擦除只读存储器EEPROM：所存储的内容可以擦除，也可以在线写入。分为并行和串行两种。五、闪速型存储器：可以擦除，也可以在线重新写入。,一、掩膜ROM,二四线译码器,A1,A0的四个最小项,字线,存储矩阵是四个二极管或门；,D1=D3=A0,真值表：,真值表与存储单元有一一对应关系,位线,思考：它能存储的信息容量是多少?多少字？共多少位数据？,二、可编程只读存储器PROM,产品出
14、厂时存的全是1，用户可一次性写入，即把某些1改为0。但不能多次擦除。,存储单元多采用熔丝低熔点金属或多晶硅。写入时设法在熔丝上通入较大的电流将熔丝烧断。,编程时VCC和字线电压提高,16字8位的PROM,十六条字线,八条位线,读出时，读出放大器AR工作，写入放大器AW不工作。,写入时，在位线输入编程脉冲使写入放大器工作，且输出低电平，同时相应的字线和VCC提高到编程电平，将对应的熔丝烧断。,缺点：不能重复擦除。,思考：它能存储的信息容量是多少？多少个字？共多少位数据？,三、可擦除的可编程只读存储器（EPROM）,（一）紫外线擦除的只读存储器（UVEPROM）,是最早出现的EPROM。通常说的E
15、PROM就是指这种。,1.使用浮栅雪崩注入MOS管（Floating-gate Avalanche-Injuction MOS，简称FAMOS管。）,擦除：用紫外线或X射线擦除。需2030分钟。,2.使用叠栅注入MOS管SIMOS(Stacked-gate Injuction MOS),这是一种双译码方式，行地址译码器和列地址译码器共同选中一个单元。每个字只有一位。,（二）电可擦除EPROM(EEPROM或E2ROM),用紫外线擦除操作复杂，速度很慢。必须寻找新的存储器件，使得可以用电信号进行擦除。,使用浮栅隧道氧化层MOS管Flotox(Floating gate Tunnel Oxide)
16、,特点：浮栅与漏区间的氧化物层极薄（20纳米以下），称为隧道区。当隧道区电场大于107V/cm时隧道区双向导通。,当隧道区的等效电容极小时，加在控制栅和漏极间的电压大部分降在隧道区，有利于隧道区导通。,存储单元：,擦除和写入均利用隧道效应,10ms,快闪存储器就是针对此缺点研制的。,（三）快闪存储器(Flash Memory）,采用新型隧道氧化层MOS管。,EEPROM的缺点：擦写需要高电压脉冲；擦写时间长；存储单元需两只MOS管。,1.隧道层在源区；,2.隧道层更薄1015nm。在控制栅和源极间加12V电压即可使隧道导通。,该管特点：,存储单元的工作原理：,1.写入利用雪崩注入法。源极接地；
17、漏极接6V；控制栅12V脉冲，宽10 s。,2.擦除用隧道效应。控制栅接地；源极接12V脉冲，宽为100ms。因为片内所有叠栅管的源极都连在一起，所以一个脉冲就可擦除全部单元。,3.读出：源极接地，字线为5V逻辑高电平。,6V,0V,0V,快闪存储器特点：集成度高，容量大，成本低，使用方便。,5V,三、随机存储器（RAM）,特点：RAM在工作时可随时对任意指定单元进行读或写操作。使用方便、灵活。但切断电源后，所存信息就会丢失。,RAM的结构,1.存储矩阵,2.地址译码：双译码。,3.读写控制电路：,控制电路处于读出还是写入状态。,SRAM的内部结构,SRAM的存储单元,DRAM的存储单元,利用MOS管栅极电容可以暂存电荷的原理制成。因此，存储单元简单，存储容量大。但栅极电容很小，由于漏电的影响，电容电荷保存时间很短。必须定时给电容充电刷新、再生。这就需要外围电路配合。,Q&A？,作业,P304：1，2，3P86：7，9预习单元4和单元5,
